[发明专利]生物成像方法和系统

说明书

描述

发明领域

本发明涉及用于分析体外样品的方法和系统。

发明背景

在许多环境中进行体外分析以识别生物样品，例如微生物、细胞和组织培养物、细胞或亚细胞提取物、和纯化分子。各种材料的样品被从它们通常的生物环境隔离并且被提供它们可以在其中生长的环境。这种环境经常以被放入孵化器中以使样品生长的培养皿的形式提供。培养皿通常包括促进样品生长的微生物培养基。理想地，在合适的培养基上孵化导致样品的多个菌落生长。通常进行菌落的后续分析以识别微生物并且评估它们对抗微生物剂的敏感性或抵抗力。

样品分析的一个重要部分是例如从菌落中识别特定的微生物或细菌的能力。此外，使用合适的药物对细菌的处理也可以基于样品中微生物的生长和与施加于样品的任何药物的相互作用来分析。

大部分初步分析通过有资格的科学家对培养皿的视觉分析进行。初步的视觉分析很奏效，但是易于遭受人为错误和由于不同微生物的形状、颜色、大小和形式的巨大的多样性导致的不一致性，其可能是难以解释的。然而，目前，视觉域仍然是迅速地识别微生物的最好方式之一。此外，因为大部分生长是“随机的”，所以建模微生物生长并且发现为它们自身赋予上文提出的多样性的自动化系统是不容易的。

已知的孵化器可以包括经过其可以察看样品的窗口，但是通常，培养皿被从孵化器取出来以被视觉地分析。初步的视觉分析涉及把培养皿保持在光源的前方以识别菌落。另外的详细的化学和显微镜分析方法可以然后在特定的已识别的菌落上进行，如需要的。

生物扫描器，即用于扫描或计数细菌菌落的装置，在现有技术中是已知的。例如，US2004/0101951和US2010/0232660二者都公开了用于扫描具有不同结构的生物生长平皿的生物扫描器，但是二者共同具有生成平皿的图像并且进行这些图像的分析以检测生物生长的能力。然而，二者都使用提供前方照明或后方照明的单一光源。实际上，在US2004/0101951和US2010/0232660二者中都声明“某些生物生长平皿可能仅需要前方照明或后方照明，而不是二者”。这样的照明是基本的并且不允许获得具有以高效率的方式实施初步分析的足够品质的图像。

存在某些现有技术系统，其中培养皿中的样品被不同的颜色或波长的光照亮以形成样品的图像。图像被合适地取向的摄像机捕获。

FR2926820公开了用于检测生物样品中的至少一个特定的微生物的方法，所述方法包括，除了其他的以外，使培养基经受至少两个辐射（每个呈现一个特定的波长）的步骤。优选地，两个照明系统被使用，每个照明系统发射特定波长的辐射。更特别地，该文献的图1示出了顶部可见光照明和紫外逆光照明的组合。后续的来自这两个不同照明的组合图像然后被用于检测特定的微生物的存在。

相似地，已公布的日本专利申请JP2010104301描述了，除了其他的以外，用于检测微生物的方法，包括用于成像微生物在其上生长的培养基的成像步骤和菌落检测步骤，所述方法也使用顶部照明和逆光照明的组合。

当已经获取生物样品的图像时，经常具有可以被应用以增强图像并且实施图像处理的过程。然而，具有与增强生物样品的图像相关联的许多问题。这些包括：

-正在被察看的菌落的大小；

-一个菌落与另一个的接近度；

-菌落的颜色混合；

-培养皿的性质；

-培养基的性质

-等等。

这些问题中的许多可以仅通过本申请解决。

发明目的

本发明的一个目的是克服与现有技术相关联的至少某些问题。

本发明的另外一个目的是提供用于分析生物样品的自动化系统和方法。

发明概述

本发明提供如在所附权利要求中提出的方法和系统。

根据本发明的一个方面，提供一种用于生成具有表面的生物样品的图像的成像系统，所述系统包括：样品支持部，其用于在使用中支持生物样品；多个照明源，所述多个照明源被布置在所述样品支持部周围并且每个适合于在使用中从不同的方向照亮所述生物样品；图像捕获装置，其用于捕获投射在所述生物样品上的照明以由此形成所述样品的图像；其中至少一个照明源方向不垂直于所述样品的表面。

可选择地，所述照明源中的至少两个的方向是实质上不共面的。在一个实施方案中，在所述至少两个照明源的方向之间的最大的交叉角小于170°，可选择地小于160°，可选择地小于150°。使用其各自的方向实质上不共面的至少两个照明源允许物体、物体的标记和特征的改进的识别和探测。